Effects on the CMB from magnetic field dissipation before recombination
由于辐射粘性，去耦之前存在的磁场被阻尼。这种能量注入影响宇宙等离子体的热和电离历史。研究了非螺旋随机磁场参数选择对CMB各向异性和极化的影响。假设高斯平滑尺度由复合时的磁阻尼波数确定，发现现今强度小于0.1 nG的磁场和负磁谱指数对CMB温度各向异性和极化有相当大的影响。
2017-03-10 astro-ph.CO
Optimal constraints on primordial gravitational waves from the lensed CMB
我们演示了如何在理想条件下获得透镜宇宙微波背景（CMB）数据中原始引力波分量的最佳约束。首先，我们推导出张量标量比，$r$，通过使用误差控制密切近似的确切后，高斯原始CMB和透镜偏转电位的假设下，估计。这将快速内部迭代透镜重建与未透镜化CMB的最佳恢复相结合。我们评估其性能的模拟低噪声极化数据针对复合峰。我们仔细地证明了我们的$r$ -后验估计是最佳的，没有显着的偏差，使其成为最强大的估计原始引力波从CMB。我们比较这些限制，从$B$模式带功率似然分析相同的模拟数据，之前和之后的地图级二次估计delensing，迭代delensing。在内部，迭代去透镜的频带功率平均仅略低（低于10%），有望接近第四阶段CMB实验的最佳约束。
2019-01-28 astro-ph.CO
Unbiased Primordial Gravitational Wave Inference from the CMB with SMICA
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；CNRS-UCB International Research Laboratory, Centre Pierre Binétruy（法国国家科学研究中心-巴黎第十一大学国际联合实验室，皮埃尔·比内屈中心）
利用SMICA方法从CMB观测中无偏推断原始引力波信号，克服复杂前景污染挑战。
2026-02-24 astro-ph.CO
Probing pre-Recombination Physics by the Cross-Correlation of Stochastic Gravitational Waves and CMB Anisotropies
研究了预复合物理对引力子通过大尺度密度微扰传播引起的随机引力波背景各向异性的影响及其与宇宙微波背景（CMB）温度和E模偏振的互相关.作为早期宇宙扩展的$Λ$ CDM模型的例子，我们考虑流行的模型具有额外的相对论自由度，一个无质量的非最小耦合标量场，和早期暗能量组件。假设探测到SGWB，我们进行Fisher分析，以定量的方式评估未来的引力波干涉仪（GWI）的能力，结合未来的大规模CMB偏振实验来约束这种变化。我们的研究结果表明，CMB和SGWB各向异性的互相关将有助于收紧与CMB单独获得的约束，与改进，显着依赖于特定的模型，以及最大角分辨率$\ell_{\rm max}^{\rm GW}$的GWI，其设计的灵敏度，和幅度$A_*$的SGWB的反射。
2022-06-16 astro-ph.CO
On likelihood-based analysis of the gravitationally (de)lensed CMB
本文针对透镜化CMB推导最优数据压缩统计量，阐明其与QE框架的对应关系，并评估MUSE等实际实现，提出将QE稳健性工具移植到超越QE方法的改进路径。
2025-03-11 astro-ph.CO
Primordial Gravitational Waves Measurements and Anisotropies of CMB Polarization Rotation
在B模（BB）功率谱中寻找原初引力波信号是宇宙微波背景（CMB）极化实验的关键科学目标之一。然而，这可能很容易受到几个前景问题的污染，例如热粉尘排放。在本文中，我们研究了另一种机制，宇宙双折射，它可以引入的CPT破坏之间的相互作用CMB光子和外部标量场。这种相互作用可以引起CMB光子线偏振态的旋转，从而产生CMB BB功率谱，这种功率谱可以在大尺度上模拟原初引力波的信号。利用BICEP 2的最新偏振数据以及BICEP 2/Keck阵列和Planck的联合分析数据，考虑偏振旋转角对张量标量比$r$的约束，进行了全局拟合分析。由于BICEP 2和Keck阵列实验的数据已经用“自校准”方法进行了校正，因此本文主要研究CMB偏振旋转角各向异性的影响。我们发现，包括在分析中的各向异性可以稍微削弱$r$的约束，当使用当前的CMB偏振测量。我们还模拟了模拟CMB数据与BICEP 3的敏感性。非常有趣的是，我们发现，如果各向异性的偏振旋转角的影响不能在分析中考虑适当的，对$r$的约束将显着偏差。这意味着要准确测量原初引力波信号，必须打破CMB偏振旋转角各向异性与CMB原初张量扰动之间的简并性。
2015-06-11 astro-ph.CO
Inference of gravitational lensing and patchy reionization with future CMB data
本文提出一种最优贝叶斯方法联合推断CMB中的引力透镜和再电离斑块状屏蔽信号，并预测SPT-3G和CMB-S4的探测能力。
2024-11-25 astro-ph.CO
CMB observations in LTB universes: Part I: Matching peak positions in the CMB spectrum
研究了球对称非均匀宇宙学模型中宇宙微波背景谱中的声峰。在光子-重子退耦时期，宇宙可以被假定为由非相对论性物质所支配，因此我们可以把辐射当作充满尘埃的宇宙中的一个试验场，用LTB解来描述。首先，我们给出了一个LTB模型，它的距离-红移关系在整个红移域上与协调$Λ$ CDM模型一致，并且在退耦之前和退耦之后，它能很好地近似于Einstein-de Sitter宇宙。我们利用伽莫夫判据确定了这个LTB宇宙的退耦时刻，并计算了声峰的位置。这样得到的结果与WMAP的数据不一致。然而，我们发现，可以通过适当修改的LTB模型，即，通过允许的距离红移关系的偏差，从协调$Λ$ CDM模型在$z>2$，目前没有观测数据的峰值位置。因此，如果我们放弃哥白尼原理，仍然有可能用不均匀性来解释宇宙明显的加速膨胀，而不必求助于暗能量。即使我们不采取这种极端的态度，它也表明，我们周围的局部各向同性不均匀性可能会严重影响宇宙密度含量的测定，除非适当考虑这种不均匀性的可能存在。
2010-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Measuring the modified gravitational waves propagation beyond general relativity from CMB observations
在修正的引力理论中，引力波的传播是以非标准的方式表示的。我们考虑了一个不同于GR的摩擦项，并从观测中约束了修正的引力波传播。修正后的引力波产生各向异性和极化，产生可测量的张量功率谱。我们探讨了摩擦项对B模式功率谱的影响以及对其他参数约束的影响（例如，$r$或$A_t$），当允许$ν_0$在来自Planck+ BK 18数据集的蒙特卡罗分析中变化时。如果我们假设标量扰动的结果不变，则暴胀相容性关系随摩擦项而改变。在$Λ$ CDM+ $r$ + $ν_0$模型中，张量与标量的比值和张量谱的幅值受到明显的影响.
2022-07-01 astro-ph.CO
The Impact of Primordial Magnetic Fields on Future CMB Bounds on Inflationary Gravitational Waves
我们讨论了原始磁场（PMF）对宇宙微波背景极化$B$模式的不明贡献是否会使未来对暴胀引力波的约束产生偏差。作为一个案例研究，我们考虑了一个尺度不变的PMF谱的振幅为$\approx{1}\,{\mathrm{nG}}$的$1\,\mathrm{Mpc}$尺度，兼容当前的宇宙学边界。我们发现在保偏光纤和暴胀引力波之间的$B$模谱中存在简并。如果不考虑这种幅度的PMF，未来的CMB实验可能会声称张量-标量比$r\approx 0.007$的错误检测，接近Starobinsky和$α$ -吸引子模型的预测。如果还在多极$\ell\gtrsim 900$测量$B$ -模式，则可以打破简并性：更精确地，如CMB-S4或CORE-M5的实验将能够在高统计显著性下区分PMF与原始GW。像LiteBIRD或PIXIE这样的实验将无法打破简并性，并且需要补充边界，例如，来自CMB偏振的法拉第旋转角的各向异性的测量。这加强了未来实验对PMF的约束的重要性。
2018-08-25 astro-ph.CO
Bayesian delensing delight: sampling-based inference of the primordial CMB and gravitational lensing
在宇宙微波背景（CMB）中寻找原初引力波的工作很快就会受到我们去除$B$模式偏振的透镜污染的能力的限制。通常使用的二次估计透镜已知是次优的调查，目前正在运作，并将继续变得越来越不有效的仪器噪声降低。虽然原则上可以通过在更多频段进行观察来减轻前景，但去透镜化的进展完全取决于算法的进步。在这里，我们展示了一种新的推理方法，解决了这个问题的采样精确贝叶斯后验的任何所需的宇宙学参数，的引力透镜潜力，和delensed CMB地图，给定的透镜温度和偏振数据。我们使用模拟的CMB数据与非白噪声和高达650\，deg $^2$补丁的天空掩蔽验证的方法。这种方法的一个独特的优势是能够共同估计宇宙学参数，控制原始CMB和透镜势，这是我们在这里首次展示的张量标量比，$r$，和振幅的透镜势，$A_ϕ$。该方法使我们能够执行最精确的检查到目前为止的几个重要的近似CMB-S4 $r$预测的基础，我们确认这些产生正确的预期不确定性$r$优于10%。
2020-02-03 astro-ph.CO
Detecting Relic Gravitational Waves in the CMB: Comparison of Planck and Ground-based Experiments
比较了两种即将开展的宇宙微波背景辐射（CMB）实验，即空间普朗克卫星和各种地面实验对残余引力波的探测能力。与地面实验相比，普朗克卫星可以观测到所有多极区的CMB功率谱，但仪器噪声要大得多。我们发现，对于张量标量比$Δr$的不确定性，北极熊（II）作为一个典型的地面实验可以给出比普朗克卫星小得多的值。然而，对于光谱指数$Δn_t$的不确定性，普朗克可以给出与北极熊（II）相似的结果。如果结合这两个实验，则$Δn_t$的值可以减小2倍。对于含$r=0.1$的模型，可望达到约束$Δn_t=0.10$，这为研究极早期宇宙的物理提供了一个极好的机会。我们还发现，在最大尺度（$\ell<20$）的观察是非常重要的约束的光谱指数$n_t$。因此，有必要结合未来空间和地基CMB实验的观测结果来确定遗留的引力波。
2009-07-09 astro-ph.CO
CMB observations in LTB universes: Part II: the kSZ effect in an LTB universe
本文研究了LTB宇宙模型中的运动学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应，该模型的距离-红移关系在红移$z\lesssim2$处与协调$Λ$ CDM模型一致.这个LTB宇宙模型有一个大小与哈勃视界尺度相当的空洞。我们首先在对退耦时刻的物理量作了一些简化假设的情况下，通过近似解析条件确定了LTB宇宙模型的退耦时刻。然后计算了在LTB宇宙模型的空间同动坐标系中静止星系团静止坐标系中观测到的宇宙微波背景各向异性。我们发现所得到的温度各向异性是由偶极子主导的，虽然可能存在较高的多极一般。我们可以把这种偶极各向异性解释为星系团相对于宇宙微波背景静止坐标系的漂移速度。因此，它产生了kSZ效应。我们计算了这种影响，并将其与观测数据进行了比较。我们发现，如果我们假设传统的绝热扰动方案在去耦时，星系团的漂移速度变得不可接受的大。相反，可以通过引入非绝热（即，原始等曲率）分量。然而，我们的结果表明，所需的等曲率扰动幅度是非常大的。
2010-09-16 astro-ph.CO gr-qc
The Gravitational Lensing Effect on the CMB Polarisation Anisotropy in the Λ-LTB Model
局部空洞通过引力透镜改变了宇宙微波背景（CMB）偏振的天空分布模式，并从偏离中心的观测者的E模式产生B模式。为了观察这种效应是否可以用来检验局部空洞模型的有效性，我们计算这种透镜效应，通过求解传播的CMB偏振沿零测地线接近中央光锥在一般Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）模型微扰。特别地，我们给出了偏心观测者观测到的E和B的相关性的一般公式，并证明了对于相同的l值，E_l ^m和B_l ^m是相关的，即，<E_l ^mB_l'^m'>与δ_{1，l'}成比例，而<E_l ^mE_l'^m'>与δ_{1，l'}成比例。|l '-l|，1}。这一特征可用于区分星系中由局域空洞引起的引力透镜效应和由正常剪切场引起的引力透镜效应。
2011-02-02 astro-ph.CO
New probe of inflationary gravitational waves: cross-correlations of lensed primary CMB B-modes with large-scale structure
提出通过CMB B模透镜化与LSS的交叉相关探测暴胀引力波，预测对张标比r的约束可达σ_r≈5×10^-3，且因非高斯特性不受高斯前景偏差影响，可作为传统方法的互补探针。
2023-09-21 astro-ph.CO
Detecting relic gravitational waves in the CMB: A statistical bias
分析遗迹引力波对宇宙微波背景功率谱的影响，为确定遗迹引力波信号提供了一种方法。在这封信中，我们讨论了一个统计偏差，它可能存在于数据分析中，并且有忽视RGW的趋势。我们还解释了为什么存在这种偏见，以及如何避免它。
2011-07-22 astro-ph.CO gr-qc
Probing Decoupling in Dark Sectors with the Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景辐射（CMB）温度和极化各向异性角功率谱中的声学峰作为探测对早期宇宙辐射密度有贡献的新的相对论粒子的性质的一个重要的探测器，由$ΔN_{eff}$参数化。声振荡的振幅和相位提供了额外物质是自由流动粒子（如中微子）还是紧耦合粒子（如光子）的信息，在CMB探测的时代。另一方面，标准模型的某些扩展产生了新的相对论性粒子，它们在中微子之后，但在光子之前，与自己的非引力相互作用解耦。我们研究了新的相对论性物种，在这个中间时代去耦的签名。我们认为，去耦物种将导致一个尺度依赖的变化的振幅和相移的声振荡，不同于通常的小尺度上的恒定的位移。对于中间去耦时间，相位和振幅的变化不仅取决于$ΔN_{eff}$，但红移$z_{dec,X}$在新的物种去耦。对于$ΔN_{eff} >0.334$，阶段IV CMB实验可以在百分比水平测定$N_{eff}$，在$\sim 10\%$水平测定$z_{dec,X}$。对于较小的值$ΔN_{eff}\sim 0.1$，对$z_{dec,X}$的约束减弱，但对$z_{dec,X} \sim \mathcal{O}(10^3-10^4)$保持$\sim 20-50\%$。作为一个应用程序，我们研究的贡献$ΔN_{eff}$和确定的$z_{dec,X}$值为简单的实现所谓的$N$自然度模型。
2018-07-01 astro-ph.CO hep-ph
A possible signature of cosmic neutrino decoupling in the nHz region of the spectrum of primordial gravitational waves
本文研究了宇宙中微子退耦对宇宙引力波谱的影响。在T>>1 MeV的温度下，中微子构成了一种完美的流体，不会阻碍GW的传播，而在T<<1 MeV的温度下，它们会自由流动，并具有一种有效的粘性，以恒定的量阻尼宇宙学GW。在中间制度，对应于中微子去耦，阻尼是频率相关的。在中微子退耦过程中进入视界的引力波具有频率f ~ 1 nHz，对应于将由脉冲星定时阵列（PTA）探测的频率区域。特别是，我们展示了中微子去耦如何在宇宙学GWs的光谱中诱导光谱特征，仅低于1 nHz。我们简要地讨论了检测此功能的条件，并得出结论，这是不太可能被观察到的PTA。
2011-03-11 astro-ph.CO gr-qc
Massive sterile neutrinos in the early universe: From thermal decoupling to cosmological constraints
我们考虑相对较重的中微子$ν_H$，主要是对无菌状态$ν_s$的贡献，其质量在10 MeV $\lesssim m_s \lesssim m_π \sim 135$ MeV范围内，这是在早期宇宙中涉及活跃中微子的碰撞过程中热产生的，并在QCD相变后冻结。如果这些中微子在主动中微子去耦后衰变，它们会产生额外的中微子辐射，但也有助于熵产生。因此，它们改变了中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数的值，例如通过宇宙微波背景（CMB）测量的，以及影响原始核合成（BBN），特别是${}^4$ He的产生。我们提供了一个详细的说明有关玻尔兹曼方程的解决方案。我们还确定了当前普朗克卫星数据所允许的参数空间，并预测了未来第4阶段地基CMB观测所探测的参数空间，预计将匹配或超过BBN灵敏度。
2021-07-31 astro-ph.CO hep-ph
Detection of relic gravitational waves in the CMB: Prospects for CMBPol mission
通过残留引力波在宇宙微波背景辐射中的印记来探测残留的引力波，是计划中的CMBPol任务的最重要任务之一。在最简单可行的理论模型中，引力波背景由两个参数表征，张量标量比$r$和张量谱指数$n_t$。在本文中，我们分析了这两个参数，$r$和$n_t$的潜在联合约束，使用CMBPol任务的潜在观测，预计将检测遗迹引力波，如果$r\gtrsim0.001$。讨论了宇宙弱透镜效应、各种前景辐射和系统误差等污染物对系统的影响。
2011-02-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Directly Probing Neutrino Interactions through CMB Phase Shift Measurements
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of Notre Dame（圣母大学）
研究通过CMB各向异性中的声学振荡相位移，探测中微子相互作用，发现相位移形式与自由流模型一致，仅幅度随相互作用强度变化，利用Planck等数据约束中微子脱耦红移。
2026-03-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB signature of a super-Hubble inhomogeneity in the gravitational field enclosing the present Hubble volume
基于WMAP数据对CMB的反复研究揭示了天球上温度波动分布的明显不对称性。研究表明，一个半球的温度波动幅度高于另一个半球。我们认为这种不对称性是否可能源于一个大尺度的不均匀性，在引力场包围目前的哈勃体积。我们研究的引力场的大小大于目前的哈勃半径的不均匀性的存在会对CMB的温度分布有什么影响，并开始引出其在CMB功率谱的观测签名。除了常规CMB温度各向异性功率谱的对角项之外，协方差函数还包含非对角项。我们发现，特定的非对角条目的协方差函数的不均匀性的强度是敏感的，而对角条目不。这些非对角项在均匀背景几何中不存在，它们是宇宙背景几何中大尺度不均匀性的观测特征。此外，我们发现，在超哈勃大小的引力势的不均匀性将产生一个功率不对称的CMB与最大的不对称的角度为90度的CMB偶极轴。最近Eriksen等人估计了CMB功率不对称的轴。位于与CMB偶极轴成83度和96度之间的角度，这与我们的模型的预测一致。这意味着宇宙微波背景辐射天空中观测到的功率不对称的位置可以由包含在哈勃体积内的引力场中的大尺度不均匀性来解释。
2010-01-05 astro-ph.CO gr-qc
Constraining stochastic gravitational wave background from weak lensing of CMB B-modes
随机引力波背景（SGWB）通过弱透镜效应影响CMB各向异性。与由于仅使光子轨迹偏转的大尺度结构引起的弱透镜作用不同，SGWB具有沿着轨迹旋转偏振矢量的附加效果。我们研究了这两种效应的相对重要性，偏转和旋转，特别是在由SGWB引起的弱透镜效应引起的E模式到B模式功率转移的背景下。使用弱透镜畸变的CMB作为探针，我们得到的光谱能量密度（$Ω_{GW}$）的SGWB，来源于不同的红移，而不假设任何特定的模型为它的起源的约束。我们提出了这些界限$Ω_{GW}$不同的幂律模型表征的SGWB，表明阈值以上，可观察到的印记的SGWB必须存在于CMB。
2016-09-20 astro-ph.CO gr-qc
A New Window into Stochastic Gravitational Wave Background
随机引力波背景（SGWB）将引力透镜的宇宙微波背景（CMB）光子。我们发现，由于引力波（GW）的透镜是更有效的相比，由于标量密度扰动的透镜。虽然由于GW的透镜效应被发现影响所有的四个CMB功率谱，其效果是最突出的CMB偏振功率谱。这表明CMB角功率谱的测量可以用来约束SGBW的能量密度（$Ω_{GW}$）。在我们的分析中，我们发现，最严格的限制$Ω_{GW}$是由于测量的角功率谱的CMB温度各向异性。我们表明，在未来，它将有可能把更严格的界限$Ω_{GW}$使用改进的上限或检测的角功率谱的CMB偏振的B-模式在大多极。
2013-09-23 astro-ph.CO gr-qc
From Cavendish to PLANCK: Constraining Newton's Gravitational Constant with CMB Temperature and Polarization Anisotropy
利用WMAP、BOOMERANG、CBI和ACBAR实验的最新CMB数据和来自大爆炸核合成的独立约束，给出了牛顿引力常量宇宙变化的新约束.我们发现，目前的CMB数据提供的限制在10%的水平，可以提高到3%，包括BBN数据。我们表明，未来的数据预计从普朗克卫星可以约束G在1.5%的水平，而最终的，宇宙方差有限，CMB实验可以达到约0.4%的精度，与目前的实验室测量竞争。
2009-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the origin of our universe through primordial gravitational waves by Ali CMB project
这是《中国科学》物理、力学和天文邀请的一个研究亮点。
2016-05-10 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Quest for CMB spectral distortions to probe the scalar-induced gravitational wave background interpretation of pulsar timing array data
本文研究通过CMB谱畸变和各向异性来约束PTA数据中SGWB的标量诱导解释，并揭示PTA数据与未来CMB SD测量的协同作用对重建小尺度原初涨落的重要性。
2025-01-30 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational lensing effect on cosmic birefringence
本文研究了引力透镜对类轴子粒子诱导的CMB极化宇称奇功率谱的影响，发现未来高分辨率CMB实验必须包含透镜修正以避免参数估计偏差。
2023-05-23 astro-ph.CO hep-ph
CMB $μ$ distortion from primordial gravitational waves
提出了一种新的产生宇宙微波背景辐射$μ$畸变的机制，该机制起源于原初引力波。这种$μ$失真是由温度各向异性通过汤姆逊散射的阻尼产生的，即使在比Silk阻尼更大的尺度上也是如此。这种机制与原始曲率（标量）扰动形成鲜明对比，其中温度各向异性主要通过Silk阻尼效应衰减。我们估计的$μ$失真的大小从新的机制，它可以用来限制振幅的原始引力波在较小的尺度上独立于CMB各向异性，给出更宽的范围内的限制其频谱指数的CMB各向异性的振幅相结合。
2014-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Wave Direct Detection does not Constrain the Tensor Spectral Index at CMB Scales
我讨论的约束的功率谱的原始张量扰动的组合宇宙微波背景（CMB）的测量和引力波直接探测实验LIGO/处女座和DECIGO。主要有两点：（1）暴胀预言了原始张量谱的近似幂律形式，但没有预言其振幅。由于普朗克和LIGO/Virgo都没有实际探测到原始张量模，因此在当前数据下，张量功率谱的斜率不可能存在与模型无关的约束。(2)CMB和LIGO/Virgo尺度相差超过19个数量级，DECIGO相差16个数量级。我表明，从CMB的直接检测频率的幂律外推高估了原始张量模式的振幅多达两个数量级相对于现实的单场膨胀模型的合奏。此外，直接检测尺度下的原始张量振幅大多与CMB尺度下的张量谱指数无关，并且任何约束都强烈依赖于暴胀势的具体形式。
2021-07-01 astro-ph.CO gr-qc
Bayesian inference of CMB gravitational lensing
普朗克卫星与几个地面望远镜一起，以足够的分辨率和信噪比绘制了宇宙微波背景图，以便能够探测到由于干扰物质分布的引力影响而造成的细微扭曲。一种自然的建模方法是根据未透镜化的CMB和透镜化潜力为透镜化的CMB编写贝叶斯分层模型。到目前为止，还没有一个可行的算法来推断后验分布的透镜势从透镜CMB地图。我们提出了一个解决方案，允许有效的马尔可夫链蒙特卡罗采样的联合后的透镜势和unlensed CMB地图使用汉密尔顿蒙特卡罗技术。在解决方案中的主要概念步骤是一个重新参数化的CMB透镜的透镜CMB和“逆透镜”的潜力。我们展示了一个快速的实现模拟数据，包括噪声和天空切，使用一个非常温和的近似的逆透镜势的基础上进一步加速。我们发现，由此产生的马尔可夫链具有短的相关长度和优良的收敛性能，使其有希望应用于未来的高分辨率CMB数据集。
2015-04-23 astro-ph.CO astro-ph.IM stat.AP
CMB B-mode auto-bispectrum produced by primordial gravitational waves
暴胀产生的引力波会在宇宙微波背景（CMB）中产生极化图样。在最一般的具有二阶场方程的标量场理论中，引力波的非高斯性只有两种。一个来源于广义相对论中固有的非高斯性，另一个来源于爱因斯坦张量与标量场的动力学项之间的导数耦合。我们计算这些非高斯性引起的偏振双谱，通过转换成可分离的形式，凭借拉普拉斯变换。结果表明，如果后一个耦合参数取一个非常大的值，未来的实验只能检测到新的一个，然而，这并不违背目前的观测数据。
2017-04-28 astro-ph.CO gr-qc
Future detectability of gravitational-wave induced lensing from high-sensitivity CMB experiments
讨论了未来高灵敏度宇宙微波背景（CMB）实验中引力波诱导透镜效应的可探测性。引力波可以引起弱透镜偏转角的旋转分量，通常被称为旋度模式，它会印在CMB图上。使用重构CMB图中涉及的透镜信号的技术，可以以无偏的方式测量这种卷曲模式，为B模式偏振实验提供补充的引力波的独立确认。基于Fisher矩阵分析，我们首先表明，与噪音水平所需的确认的一致性关系的原始引力波，未来的CMB实验将能够检测到的引力波引起的透镜信号。对于$r < 0.1$的张量-标量比，即使难以以高显著性确认一致性关系，也将在高于$3\,σ$显著性水平下检测到引力波诱导的透镜效应。此外，我们指出，高灵敏度的实验也将是强大的约束后产生的引力波的重组时代。与B模偏振相比，旋度模对低红移（$z < 10$）和低频率（$k < 10^{-3}$ Mpc $^{-1}$）产生的引力波特别敏感，它可以对它们的能量密度$Ω_{\rm GW}$提供超过三个数量级的更严格的约束。
2015-03-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A comparison of CMB lensing efficiency of gravitational waves and large scale structure
我们提供了一个详细的治疗和比较的弱透镜效应，由于大尺度结构（LSS），或标量密度扰动和那些由于引力波（GW）或张量扰动，对温度和偏振功率谱的宇宙微波背景（CMB）。我们进行了分析，无论是在实空间中使用的关联函数方法，以及在球谐空间。我们发现一个有趣的相似性与LSS透镜和GW透镜的透镜内核。研究发现，透镜核的不同之处仅在于相对的负符号，它们的形式很容易让人联想到偶宇称和奇宇称双极球谐系数。通过这些透镜内核的数值研究，我们建立，由于GW的透镜是更有效地扭曲的CMB光谱相比，LSS透镜，特别是偏振功率谱。最后，我们认为，CMB B模式功率谱测量可以用来放置有趣的约束GW能量密度。
2013-09-23 astro-ph.CO gr-qc
Early Universe Tomography with CMB and Gravitational Waves
本文讨论了如何结合宇宙微波背景（CMB）测量和引力波（GW）直接探测实验重建宇宙的热历史。假设各种膨胀时代发生后，暴胀再加热和大爆炸核合成（BBN）之前，我们展示了如何测量的GW频谱可以用来打破与CMB数据，后者是敏感的宇宙膨胀的总量相关联的简并。在这种情况下，我们认为，从未来的CMB和GW实验的预期约束可以探测的情况下，存在后期的熵产生除了标准的再加热。我们表明，在某些情况下，结合未来的CMB和GW直接探测实验的数据，可以确定再加热温度，熵产生的量和标准辐射时代开始的温度。
2013-06-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Gravitational Waves and the local B-mode polarization of the CMB
在宇宙微波背景的偏振和/或激光干涉仪中，可以很快检测到原始引力波的随机背景。至少有三种GWB来自于暴胀：在暴胀期间产生并与时空模的拉伸相关的GWB;在暴胀后预热的剧烈阶段产生的GWB;以及如果暴胀通过全局对称性破缺场景结束，则与Goldstone模的自排序相关的GWB，如混合暴胀。每个GW背景具有其自身的具有特定特征的特征光谱。我们讨论了检测每个GWB和区分它们之间的一个非常敏感的探头，本地B模式的CMB偏振的前景。
2010-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves, CMB polarization, and the Hubble tension
从局部测量推断的哈勃参数与从宇宙微波背景（CMB）推断的哈勃参数之间的差异促使人们对进入这两种分析的假设进行仔细审查。本文指出，复合峰在CMB B模功率谱中的位置由末次散射表面的光视界决定，从而提供了另一种早期宇宙的标准标尺。因此，它可以被用来作为一个交叉检查的标准标尺推断出的声学峰值在CMB温度功率谱和测试各种解释哈勃紧张。测量可以潜在地以$\lesssim2\%$的精度进行，具有阶段IV B模式实验。该测量还可用于测量早期宇宙中引力波的传播速度。
2019-08-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisit relic gravitational waves based on the latest CMB observations
根据CMB的观测，Mielczarek（\cite{Mielczarek}）评估了再加热温度，这可能有助于确定宇宙的历史。本文利用WMAP 7的新观测资料重新计算了再加热温度。在此基础上，给出了各个频段的遗迹引力波（RGW）的近似解。在给定标量谱指数$n_s$的情况下，结合产生RGW时的量子归一化和CMB观测，得到了张量标量比$r$和暴胀指数$β$之间的关系.作为比较，还给出了慢卷膨胀模型中的$r-β$图$r-β$。因此，来自CMB的$r$的观测极限导致对$β$的值的限制。然后，我们用量子标准化方法对不同的$r$值和相应的$β$值给出了RGW的能量密度谱。为了比较，还讨论了基于慢卷暴胀的RGW的能量密度谱。我们发现，$n_s$的值的影响RGW的光谱敏感地在很高的频率。基于现有的和计划中的引力波探测器，我们讨论了引力波的探测能力。
2012-06-11 astro-ph.CO gr-qc
On non-linear CMB temperature anisotropy from gravitational perturbations
计算了大尺度上三阶以上的非线性CMB温度各向异性。在大尺度和Sachs-Wolfe极限下，我们给出了原始曲率扰动到三阶的温度各向异性的显式表达式。我们导出了最终的各向异性的双谱和三谱以及相应的非线性参数，其中原始扰动和原始曲率扰动到温度各向异性的非线性映射对观测到的非高斯性的贡献是透明分离的。
2010-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum Gravitational Contributions to the CMB Anisotropy Spectrum
在量子宇宙学的框架下，我们导出了密度涨落的原初功率谱。为此，我们对具有标量场的暴胀宇宙的Wheeler-DeWitt方程作了Born-Oppenheimer近似。通过这种方式，我们首先恢复了尺度不变的功率谱，它是在最简单的暴胀模型中发现的近似。然后，我们得到量子引力修正这个频谱，并讨论它们是否导致可测量的签名在CMB各向异性谱。到目前为止，没有观察到这种修正，这就转化为暴胀能量尺度的上限。
2011-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Mapping gravitational lensing of the CMB using local likelihoods
本文提出了一种新的估算方法，用于从观测到的CMB强度场和偏振场映射引力透镜势。我们的方法使用贝叶斯技术来估计的平均曲率的潜力在小的局部区域。然后，这些局部曲率用于构造引力势的低通滤波器的估计。通过利用贝叶斯/似然方法，可以很容易地克服丢失和/或不均匀像素的问题以及部分天空观测的问题（例如，E和B模式混合）。此外，我们的方法是本地的性质，使我们能够很容易地模拟空间变化的光束，是高度并行化。我们注意到，我们的估计不依赖于典型的泰勒近似，这是用来构建估计的引力势的傅立叶耦合。我们提出了我们的方法与一个平坦的天空模拟在接近理想的实验条件下的噪声水平为1 $μK$ -弧分的温度场，$\sqrt{2}$ $μK$ -弧分的偏振场，仪器光束半高全宽（FWHM）为0.25弧分。
2010-12-08 astro-ph.CO stat.AP
Measuring the spectrum of primordial gravitational waves with CMB, PTA and Laser Interferometers
我们调查的可能性测量的原始引力波（GW）信号在21个十年的频率，使用宇宙微波背景（CMB），脉冲星定时阵列（PTA），激光和原子干涉仪。对于CMB和PTA实验，我们分别考虑LiteBIRD任务和平方公里阵列（SKA）。对于干涉仪，我们考虑空间任务建议，包括激光干涉仪空间天线（LISA），大爆炸观测器（BBO），分赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO），$μ$战神实验，分赫兹天文台（DO）和暗物质和重力探索空间原子实验（AEDGE），以及地基爱因斯坦望远镜（ET）建议。我们实现所需的数学计算灵敏度的CMB和干涉仪，并从第一原理推导出后者的响应函数。我们还评估了每个实验中天体物理前景污染的影响。我们提出了两类有代表性的原始GW随机背景模型的能量密度参数$Ω_{GW}h^2$的分箱灵敏度曲线和误差条，作为频率的函数：来自单场慢卷暴胀的度量中的量子真空涨落，以及来自旁观者轴子SU（2）暴胀模型的源诱导张量扰动。我们发现良好的前景，联合测量的GW频谱的CMB和星载干涉仪的任务建议。
2020-11-16 astro-ph.CO gr-qc
Redshift-space fluctuations in stochastic gravitational wave background
研究了随机引力波背景（SGWB）通过Sachs-Wolfe效应引起的红移空间涨落。红移空间涨落可以被封装在一个视线积分中，这对于研究短波长引力波在宇宙微波背景（CMB）各向异性上的印记是有用的。因此，我们从小规模的CMB各向异性测量SGWB的约束。我们的研究结果再现了约束的短波长SGWB，以前来自普朗克和BICEP/凯克阵列CMB数据与CMB玻尔兹曼数值代码。此外，我们还利用阿塔卡玛宇宙望远镜和南极望远镜的宇宙微波背景辐射测量结果，改进了这一约束条件，并将其推广到更短的波长。此外，积分为我们提供了一个精确的红移波动的脉冲星定时测量中的一对双星之间的相关性，方便地将脉冲星项的影响纳入一个小角度的相关性。我们进一步讨论了在球状星团中观测到的脉冲星对，以寻找这种小角度相关。
2022-07-21 astro-ph.CO gr-qc
CMB Constraints on the Stochastic Gravitational-Wave Background at Mpc scales
本文利用宇宙微波背景（CMB）数据对Mpc尺度的随机引力波（GW）进行了强约束。CMB对GW的约束通常被表征为张量与标量之比，具体地假设原始谱的幂律形式，并且从CMB的角谱获得。在这里，我们放松假设的幂律形式，并考虑到在何种程度上可以约束单色GW在较短的波长。以前，这样的约束已经在大于CMB测量的分辨率尺度的波长处导出，通常高于$100$ Mpc（频率低于$10^{-16}$ Hz）。然而，其波长比$100$ Mpc短得多的GW可以在所观察到的角尺度$\ell<1000$上在CMB各向异性上留下小但不可忽略的信号。在这里，使用CMB的温度，偏振，和透镜的数据集，我们得到了最好的约束，以日期在$10^{-16}-10^{-14}$ Hz的GWs前产生的时间去耦，这是严格的比那些来自天文测量和上限的额外辐射。在未来，随着大尺度上的精确$B$模式测量，$\ell<100$，Mpc尺度上对GWs的约束将进一步提高几个数量级。
2019-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Imprints of primordial gravitational waves with non-Bunch-Davies initial states on CMB bispectra
本文研究非Bunch–Davies初态张量模对原初及CMB双谱的增强，指出在与广义相对论具有相同张量二次、三次算符的理论中该效应不可观测，并给出可被CMB实验探测的替代引力理论。
2023-07-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The imprint of primordial gravitational waves on the CMB intensity profile
利用光子束在受扰Friedmann-Robertson-Walker（FRW）时空中传播的二维横截面上的诱导几何，计算了现今望远镜收集区上的宇宙微波背景（CMB）光子分布.事实证明，在每一条视线上，由于引力剪切，光子沿着横向被稀释。这种效应可以用两个自旋-重量-两个变量来表征，这让人想起斯托克斯偏振参数。类似于这种情况，我们可以构造一个标量和一个伪标量函数，其中后者只从张量模中得到贡献。我们解析地确定了一个简单暴胀模型中超视界尺度下赝标量的功率谱，并简要讨论了可能的观测结果。
2021-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
CMB and energy conservation limits on nanohertz gravitational waves
针对纳赫兹引力波背景的物理起源，本文提出结合能量守恒规则与 CMB 对辐射能量密度的限制，可对新物理模型参数空间设定严格的先验约束。
2024-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Neutrino Decoupling and its Observable Imprints: Insights from Entropic-Dual Transport
本研究利用矩方法、相对熵和微分可见度技术分析宇宙中微子背景（CνB）能谱，证明标准模型中每物种仅需三个参数即可准确描述其演化，并展示如何用原初轻元素丰度约束BSM物理对CνB的影响。
2024-09-18 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Null geodesic congruences, gravitational lensing and CMB intensity profile
由于度规扰动改变了光子的角位置，引力透镜对宇宙微波背景温度涨落有一定的修正作用。我们重新考虑这种影响的背景下的测地线偏差扰动的弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）时空的标量和张量模式。首先，我们给出了一个替代的推导萨克斯-沃尔夫效应使用零测地线方程的解决方案。然后，我们确定了退耦后的光子束所对应的零测地同余的横截面上的二维诱导度规。这种度量，其变化沿同余可以分解为膨胀和剪切，示出产生一个非平凡的强度分布，其特征在于可以由三个变量类似的斯托克斯参数的偏振张量。
2021-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Spectator stresses and CMB observables
分析了由旁观者各向异性应力引起的大尺度曲率扰动。假设各向异性应力与等离子体成分相关，该等离子体成分的能量密度在今天和光子退耦之前都是次主导的。动量约束的强制执行和与中微子各向异性应力的相互作用决定了爱因斯坦-玻尔兹曼体系的正则初始条件。宇宙微波背景观测量的形状和相位既不同于传统的绝热模观测量，也不同于非绝热模观测量。
2009-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Joint constraint on primordial gravitational waves and polarization rotation angle with current CMB polarization data
宇宙CPT破坏将使CMB光子的偏振方向发生旋转，部分CMB E模转换为B模，反之亦然。它将产生非零的EB、TB光谱，并改变EE、BB、TE光谱。这一现象为我们从CMB观测中检测CPT破坏特征提供了一种方法，也为产生B模偏振提供了一种新的机制。在本文中，我们执行一个全球性的分析张量标量比$r$和偏振旋转角度的基础上，目前的CMB数据集与低$\ell$（普朗克，BICEP 2/Keck阵列）和高$\ell$（POLARBEAR，SPTpol，ACTPol）。得益于CMB数据的高精度，我们获得了68% C. L.处的各向同性旋转角$\barα = -0.01^\circ \pm 0.37^\circ $，各向异性旋转角$C^α(0)<0.0032\,\mathrm{rad}^2$的方差、95%C. L.处的尺度不变功率谱$D^{αα}_{\ell \in [2, 350]}<4.71\times 10^{-5} \,\mathrm{rad}^2$和$r<0.057$。结果表明，考虑偏振旋转效应后，$r$的95%上限收紧了17%。
2019-10-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Establishing the origin of CMB B-mode polarization
原初引力波以$B$模式极化的形式在宇宙微波背景辐射（CMB）上留下了一个特征性的印记。光子也会被大尺度的引力波偏转，这些引力波在源屏和我们的望远镜之间发生干涉，导致卷曲型引力透镜。引力波在再电离的时期有助于这两种效果，从而导致$B$模式的偏振和卷曲的CMB透镜之间的非零交叉相关。观测到这样的互相关将是非常有力的证据，证明观测到$B$模式偏振是由于大尺度引力波的存在，而不是天体物理前景或实验系统效应。我们研究了广泛的源红移之间的互相关，并表明后SKA实验旨在绘制出$15 \leq z \leq 30$之间的21厘米的天空可以排除非零互相关在高显着性的$r \geq 0.01$。
2016-10-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Tibet$^\prime$s Window on Primordial Gravitational Waves
作为中国引力波计划的重要组成部分，阿里CMB偏振望远镜（AliCPT）是通过测量宇宙微波背景（CMB）的B模偏振来观测原始引力波（PGW）的地基实验。AliCPT于2014年首次提出，目前处于快速建设阶段，是中国第一个计划于2019年投入使用的CMB项目。该项目由中国科学院（CAS）高能物理研究所（IHEP）牵头，是超过十五所大学和研究机构的全球合作项目。简要介绍了阿里CMB项目。
2018-02-23 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Inflationary electroweak/particle phase transitions and new classical gravitational waves on CMB
早期宇宙中的粒子相变包括电弱相变和大统一相变是研究得很好的课题。指出在暴胀附近存在新的粒子相变。这些新的暴胀粒子相变，如果是一级的，可能会产生低频引力波（GW）由于气泡动力学，留下印记的宇宙微波背景（CMB）。与由真空涨落产生的几乎尺度不变的原始GWs不同，这些气泡产生的GWs是经典的，并且具有尺度相关的B模谱。如果与暴胀子解耦，则暴胀过程中的电弱相变可以作为再加热后的电弱相变的镜像，其中重子不对称性可以通过电弱重子生成（EWBG）产生。第二个新的电弱相变也可能是EWBG的来源。
2016-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
